java多线程面试汇总

2017/08/04

java多线程面试汇总

1.线程是什么

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位,它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。Java中,每个线程都有一个调用栈,即使不在程序中创建任何新的线程,线程也在后台运行着。一个Java应用总是从main()方法开始运行,mian()方法运行在一个线程内,它被称为主线程。一旦创建一个新的线程,就产生一个新的调用栈。

线程总体分两类:用户线程和守候线程。当所有用户线程执行完毕的时候,JVM自动关闭,无论守护线程是否执行结束。守候线程是不独立于JVM,守候线程一般是由操作系统或者用户自己创建的,比如JVM的垃圾回收机制就是一个守护线程。

2.进程与线程

线程是进程的子集,一个进程可以有很多线程,每条线程并行执行不同的任务。线程总是属于某个进程,进程中的多个线程共享进程的内存。“同时”执行是人的感觉,在线程之间实际上轮换执行。

3.原子性

原子性就是说一个操作不可以被中途cpu暂停然后调度, 即不能被中断, 要不就执行完, 要不就不执行. 如果一个操作是原子性的, 那么在多线程环境下, 就不会出现变量被修改等奇怪的问题。

4.如何在Java中实现线程

在语言层面有两种方式。java.lang.Thread 类的实例就是一个线程但是它需要调用java.lang.Runnable接口来执行,由于线程类本身就是调用的Runnable接口所以你可以继承java.lang.Thread 类或者直接调用Runnable接口来重写run()方法实现线程。问题是,那个方法更好呢?什么情况下使用它?这个问题很容易回答,如果你知道Java不支持类的多重继承,但允许你调用多个接口。所以如果你要继承其他类,当然是调用Runnable接口好了。

5.start()与run()的区别

类似于玩游戏机,只有一个游戏机(cpu),可是有很多人要玩,于是,start是排队!等CPU选中你就是轮到你,你就run(),当CPU的运行的时间片执行完,这个线程就继续排队,等待下一次的run()。 调用start()后,线程会被放到等待队列,等待CPU调度,并不一定要马上开始执行,只是将这个线程置于可动行状态。然后通过JVM,线程Thread会调用run()方法,执行本线程的线程体。先调用start后调用run,这么麻烦,为什么不直接调用run?就是为了实现多线程的优点,没这个start不行。 </span>

6.线程执行顺序

比如现在有T1、T2、T3三个线程,你怎样保证T2在T1执行完后执行,T3在T2执行完后执行呢,用join()方法即可。

7.Java 关键字volatile 与 synchronized 作用与区别

volatile:

  • volatile是一个特殊的修饰符,只有成员变量才能使用它。它所修饰的变量不保留拷贝,直接访问主内存中的。    在Java内存模型中,有main memory(主内存),每个线程也有自己的memory (例如寄存器)。为了性能,一个线程会在自己的memory中保持要访问的变量的副本。这样就会出现同一个变 量在某个瞬间,在一个线程的memory中的值可能与另外一个线程memory中的值,或者main memory中的值不一致的情况。 一个变量声明为volatile,就意味着这个变量是随时会被其他线程修改的,因此不能将它cache在线程memory中。 synchronized:       当它用来修饰一个方法或者一个代码块的时候,能够保证在同一时刻最多只有一个线程执行该段代码。
    • 一、当两个并发线程访问同一个对象object中的这个synchronized(this)同步代码块时,一个时间内只能有一个线程得到执行。另一个线程必须等待当前线程执行完这个代码块以后才能执行该代码块。
    • 二、然而,当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时,另一个线程仍然可以访问该object中的非synchronized(this)同步代码块。
    • 三、尤其关键的是,当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时,其他线程对object中所有其它synchronized(this)同步代码块的访问将被阻塞。
    • 四、当一个线程访问object的一个synchronized(this)同步代码块时,它就获得了这个object的对象锁。结果,其它线程对该object对象所有同步代码部分的访问都被暂时阻塞。
    • 五、以上规则对其它对象锁同样适用。 区别:
  • 一、volatile是变量修饰符,而synchronized则作用于一段代码或方法;
  • 二、volatile只是在线程内存和“主”内存间同步某个变量的值;而synchronized通过锁定和解锁某个监视器同步所有变量的值。显然synchronized要比volatile消耗更多资源;
  • 三、volatile 变量可以被看作是一种 “程度较轻的 synchronized”;与 synchronized 块相比,volatile 变量所需的编码较少,并且运行时开销也较少,但是它所能实现的功能也仅是 synchronized 的一部分。Volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性,但是不具备原子特性(也就是不具有互斥性)。

8.一个线程运行时发生异常会怎样?

简单的说,如果异常没有被捕获该线程将会停止执行。Thread.UncaughtExceptionHandler是用于处理未捕获异常造成线程突然中断情况的一个内嵌接口。当一个未捕获异常将造成线程中断的时候JVM会使用Thread.getUncaughtExceptionHandler()来查询线程的UncaughtExceptionHandler并将线程和异常作为参数传递给handler的uncaughtException()方法进行处理。

9.如何在两个线程间共享数据?

你可以通过共享对象来实现这个目的,或者是使用像阻塞队列这样并发的数据结构。多线程间的共享数据最主要的还是互斥,多个线程共享一个变量,针对变量的操作实现原子性即可,比如买票系统。 点击打开链接

10.notify 和 notifyAll有什么区别

notify()方法不能唤醒某个具体的线程,所以只有一个线程在等待的时候它才有用武之地。而notifyAll()唤醒所有线程并允许他们争夺锁确保了至少有一个线程能继续运行。

11.为什么wait, notify 和 notifyAll这些方法不在thread类里面?

这里请注意,wait, notify 和 notifyAll这三个方法全部在Object方法里,回答这些问题的时候,你要说明为什么把这些方法放在Object类里是有意义的,还有不把它放在Thread类里的原因。一个很明显的原因是JAVA提供的锁是对象级的而不是线程级的,每个对象都有锁,通过线程获得。如果线程需要等待某些锁那么调用对象中的wait()方法就有意义了。如果wait()方法定义在Thread类中,线程正在等待的是哪个锁就不明显了。简单的说,由于wait,notify和notifyAll都是锁级别的操作,所以把他们定义在Object类中因为锁属于对象。 拓展: 在Java中,每个对象都有两个池,锁(monitor)池和等待池 wait() ,notifyAll(),notify() 三个方法都是Object类中的方法. 锁池:假设线程A已经拥有了某个对象(注意:不是类)的锁,而其它的线程想要调用这个对象的某个synchronized方法(或者synchronized块),由于这些线程在进入对象的synchronized方法之前必须先获得该对象的锁的拥有权,但是该对象的锁目前正被线程A拥有,所以这些线程就进入了该对象的锁池中。 等待池:假设一个线程A调用了某个对象的wait()方法,线程A就会释放该对象的锁(因为wait()方法必须出现在synchronized中,这样自然在执行wait()方法之前线程A就已经拥有了该对象的锁),同时线程A就进入到了该对象的等待池中。如果另外的一个线程调用了相同对象的notifyAll()方法,那么处于该对象的等待池中的线程就会全部进入该对象的锁池中,准备争夺锁的拥有权。如果另外的一个线程调用了相同对象的notify()方法,那么仅仅有一个处于该对象的等待池中的线程(随机)会进入该对象的锁池.

12.什么是ThreadLocal变量?

ThreadLocal是Java里一种特殊的变量。每个线程都有一个ThreadLocal就是每个线程都拥有了自己独立的一个变量,竞争条件被彻底消除了。它是为创建代价高昂的对象获取线程安全的好方法,比如你可以用ThreadLocal让SimpleDateFormat变成线程安全的,因为那个类创建代价高昂且每次调用都需要创建不同的实例所以不值得在局部范围使用它,如果为每个线程提供一个自己独有的变量拷贝,将大大提高效率。首先,通过复用减少了代价高昂的对象的创建个数。其次,你在没有使用高代价的同步或者不变性的情况下获得了线程安全。线程局部变量的另一个不错的例子是ThreadLocalRandom类,它在多线程环境中减少了创建代价高昂的Random对象的个数。

13.为什么wait和notify方法要在同步块中调用?

主要是因为Java API强制要求这样做,如果你不这么做,你的代码会抛出IllegalMonitorStateException异常。还有一个原因是为了避免wait和notify之间产生竞态条件。

14.什么是线程池? 为什么要使用它?

创建线程要花费昂贵的资源和时间,如果任务来了才创建线程那么响应时间会变长,而且一个进程能创建的线程数有限。为了避免这些问题,在程序启动的时候就创建若干线程来响应处理,它们被称为线程池,里面的线程叫工作线程。从JDK1.5开始,Java API提供了Executor框架让你可以创建不同的线程池。比如单线程池,每次处理一个任务;数目固定的线程池或者是缓存线程池(一个适合很多生存期短的任务的程序的可扩展线程池)。 点击打开链接

15.如何写代码来解决生产者消费者问题?

在现实中你解决的许多线程问题都属于生产者消费者模型,就是一个线程生产任务供其它线程进行消费,你必须知道怎么进行线程间通信来解决这个问题。比较低级的办法是用wait和notify来解决这个问题,比较赞的办法是用Semaphore 或者 BlockingQueue来实现生产者消费者模型。 点击打开链接

16.如何避免死锁?

Java多线程中的死锁 死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。这是一个严重的问题,因为死锁会让你的程序挂起无法完成任务, 死锁的发生必须满足以下四个条件:     互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。     请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。     不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。     循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。 避免死锁最简单的方法就是阻止循环等待条件,将系统中所有的资源设置标志位、排序,规定所有的进程申请资源必须以一定的顺序(升序或降序)做操作来避免死锁。 点击打开链接

17. Java中活锁和死锁有什么区别?

这是上题的扩展,活锁和死锁类似,不同之处在于处于活锁的线程或进程的状态是不断改变的,活锁可以认为是一种特殊的饥饿。一个现实的活锁例子是两个人在狭小的走廊碰到,两个人都试着避让对方好让彼此通过,但是因为避让的方向都一样导致最后谁都不能通过走廊。简单的说就是,活锁和死锁的主要区别是前者进程的状态可以改变但是却不能继续执行。

18. 怎么检测一个线程是否拥有锁?

在java.lang.Thread中有一个方法叫holdsLock(),它返回true如果当且仅当当前线程拥有某个具体对象的锁。

19.如何在Java中获取线程堆栈?

对于不同的操作系统,有多种方法来获得Java进程的线程堆栈。当你获取线程堆栈时,JVM会把所有线程的状态存到日志文件或者输出到控制台。在Windows你可以使用Ctrl + Break组合键来获取线程堆栈,Linux下用kill -3命令。你也可以用jstack这个工具来获取,它对线程id进行操作,你可以用jps这个工具找到id。

20. JVM中哪个参数是用来控制线程的栈堆栈小的

这个问题很简单, -Xss参数用来控制线程的堆栈大小。你可以查看JVM配置列表来了解这个参数的更多信息。

21.Thread类中的yield方法有什么作用?

Yield方法可以暂停当前正在执行的线程对象,让其它有相同优先级的线程执行。它是一个静态方法而且只保证当前线程放弃CPU占用而不能保证使其它线程一定能占用CPU,执行yield()的线程有可能在进入到暂停状态后马上又被执行。

22.如果你提交任务时,线程池队列已满。会时发会生什么?

这个问题问得很狡猾,许多程序员会认为该任务会阻塞直到线程池队列有空位。事实上如果一个任务不能被调度执行那么ThreadPoolExecutor’s submit()方法将会抛出一个RejectedExecutionException异常。

23.并行和并发区别

1、并行是指两者同时执行一件事,比如赛跑,两个人都在不停的往前跑; 2、并发是指资源有限的情况下,两者交替轮流使用资源,比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人,A走一段后,让给B,B用完继续给A ,交替使用,目的是提高效率

24.synchronized与lock的区别

1)Lock不是Java语言内置的,synchronized是Java语言的关键字,因此是内置特性。Lock是一个类,通过这个类可以实现同步访问; 2)Lock和synchronized有一点非常大的不同,采用synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用;而Lock则必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象; 点击打开链接

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